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解法: オイラーの次数による論証(1736年)

ステップ 3/6: 次数の総和が常に偶数である理由を確認する
ざっくり言うと

どの橋にもちょうど二つの端があるので、一本の橋を架けると、それが触れる二つの土地それぞれの橋の数に必ず一ずつ加わる——片方だけに加わることはない。したがって、すべての土地の橋の数を合計することは、パーティーで全員に何回握手したか尋ねて足し合わせるのとまったく同じである。どの握手も、二人の参加者それぞれから一回ずつ、合計二回数えられる。

∑v∈Vdeg⁡(v)=2∣E∣=14\sum_{v \in V} \deg(v) = 2|E| = 14
詳しい解説

各辺には二つの端点があり、それぞれの端点の次数にちょうど 11 ずつ加わる——端点ごとに一、辺ごとに二の寄与である。したがってすべての頂点について和をとると、各辺がちょうど二度数えられることになり、これが握手補題である:∑v∈Vdeg⁡(v)=2∣E∣\sum_{v \in V} \deg(v) = 2|E|。

ケーニヒスベルクのグラフでは ∑vdeg⁡(v)=2×7=14\sum_v \deg(v) = 2 \times 7 = 14 となり、前のステップの 5+3+3+3=145 + 3 + 3 + 3 = 14 と一致する。この和はどんなグラフでも必ず偶数になるため、奇数次数の頂点の個数は直ちに偶数——0,2,4,…0, 2, 4, \dots——にならざるを得ず、奇数にはなり得ない。奇数個の奇数項があれば総和が奇数になってしまうからである。

これは有用な検算にはなるが、それだけではオイラー路を否定するには弱すぎる。奇数次数の頂点の個数が偶数であることしか教えてくれず、ケーニヒスベルクの 44 も確かに偶数である。次の二つのステップで、実際にこの謎を解決するより鋭い事実が示される。

このステップで使う知識